對高性能混凝土的認識及混凝土開裂的問題摘要

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1、對高性能混凝土的認識及混凝土開裂的問題摘要:　　1　前言　　高性能混凝土(以下簡稱HPC)是經(jīng)過漫長時間的發(fā)展，總結(jié)傳統(tǒng)混凝土耐久性存在的問題后提出來的，已經(jīng)在很多重要的工程中成功得到了應用，并因其耐久性而將在今后逐步代替普通混凝土在建筑物中的使用。但是人們對高性能混凝土的涵義有很不相同的理解。盡管“高強不一定耐久”的觀點已得到共識，但仍有相當多數(shù)認為高性能混凝土必須高強。然而，近年來有些國家的論文指出“高性能混凝土”的易裂性。例如在美國，科羅拉多的丹佛及其附近，有7座高強混凝土的橋梁在開裂。3座

2、HPC示范橋：德克薩斯的Loretta和SanAngelo，以及丹佛的1－25/Yale大橋也已經(jīng)開裂。我國也有人反應他們所用的“高性能混凝土”和目前所用傳統(tǒng)概念的混凝土一樣地開裂?？磥恚琀PC的耐久性和抗裂性正面臨著越來越多的質(zhì)疑。開裂而不耐久的混凝土怎么能是“高性能”的呢?實際上，例如美國，其所認為的高性能混凝土，主要是高強和坍落度較大(為保證澆筑成型均勻、密實)的混凝土。在我國，對高性能混凝土的概念更加混亂。例如只要采用摻和料、我國著名混凝土科學家吳中偉院士將HPC定義為：在大幅度提高普通混

3、凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作、以耐久性為設(shè)計指標的新型高技術(shù)混凝土。并認為高性能混凝土適用于任何強度等級的混凝土。提出HPC內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有以下特點：　　(1)孔隙率很低，基本上不存在>100nm的大孔；　　(2)水化物中Ca(OH)2減少，C－S－H和AFt增多；　　(3)未水化的顆粒多，未水化顆粒和礦物細摻料等各級中心質(zhì)增多；　　(4)界面厚度小，孔隙率低、Ca(OH)2數(shù)量減少，且取向程度下降，水化物結(jié)晶顆粒尺寸減少，更接近水泥石本體水化的分布。　　具有這樣微結(jié)構(gòu)的混凝土，必然會有密實

4、度大、干燥收縮小、抗化學腐蝕性強等性質(zhì)。大坍落度并且高強，就自稱為高性能混凝土一類的文章很多。ACI在1998年又公布了他們新近關(guān)于高性能混凝土的定義：“高性能混凝土是符合特殊性能組合和勻質(zhì)性要求的混凝土，采用傳統(tǒng)的原材料和一般的拌和、澆筑與養(yǎng)護方法，往往不能大量地生產(chǎn)出這種混凝土。所指特性為：易于澆筑、振搗不離析、早強、長期力學性能、抗?jié)B性、密實性、水化溫升、韌性、體積穩(wěn)定性、惡劣環(huán)境下的較長壽命”。日本最近把過去他們稱之為高性能混凝土的高流動性混凝土和自密實混凝土改稱為高質(zhì)量混凝土(HighQ

5、ualityconcrete，縮寫HQC)。這都說明，高性能混凝土不是一個混凝土的品種，而是一種對混凝土性能或質(zhì)量的要求和保證?！　》呛奢d引起的混凝土開裂，主要是混凝土在約束條件下的收縮或局部的膨脹變形在內(nèi)部產(chǎn)生應力超過抗力而造成的。早期的混凝土抗拉強度低，較大的變形受到約束時容易引起開裂，這取決于混凝土自身組成材料、配合比以及其所處環(huán)境和約束條件。本文主要分析收縮引起的混凝土的早期開裂行為，以及傳統(tǒng)混凝土和高性能混凝土對早期開裂的敏感性?！　?　混凝土的收縮　　2.1　干燥收縮干燥收縮是指混凝土

6、停止養(yǎng)護后，在不飽和的空氣中失去內(nèi)部毛細孔和凝膠孔的吸附水而發(fā)生的不可逆收縮，它不同于干濕交替引起的可逆收縮。隨著環(huán)境中相對濕度的降低，水泥漿體的干縮增大。在大多數(shù)土木工程中，混凝土不會連續(xù)暴露在使水泥漿體中C—S—H失去結(jié)構(gòu)水的相對濕度下，故引起收縮的主要是失去毛細孔和凝膠孔的吸附水。計算完全干燥的純水泥漿體收縮量為10000×10－6；LeeFM實測數(shù)值達4000×10－6?；炷恋母煽s是由表面逐步擴展到內(nèi)部的，在混凝土中呈現(xiàn)濕度梯度，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土

7、承受拉力內(nèi)部混凝土承受壓力；當表面混凝土所受的拉力超過其抗拉強度時，混凝土便產(chǎn)生裂縫。另外，水泥石也會由于集料的限制作用而出現(xiàn)裂紋。在約束條件下，混凝土收縮時，混凝土中產(chǎn)生拉應力，如果該拉應力大于其最大抗拉強度時，便產(chǎn)生裂縫?！　∵@種現(xiàn)象在混凝土剛拆模后表現(xiàn)尤為明顯，這時混凝土的強度很低，干縮卻非常大，同時由于混凝土拆模后和空氣接觸使周圍空氣溫度上升，由此導致周圍空氣的濕度降低，進一步加大了混凝土干縮。影響混凝土干燥收縮的主要因素是：骨料、水灰比、單位水泥漿體含量。對于水灰比，40多年前，Pick

8、ett用可能較粗的水泥且沒有任何減水劑的條件下，制作水灰比0.35和0.50的水泥和砂漿大試件(19.0mm×25.4mm截面)進行的試驗，認為水灰比對混凝土的干燥收縮有較大的影響；其他一些在水灰比略大(0.40～0.60波動)條件下進行研究的學者也持相同觀點。而最近BenotBissonnette等人通過研究提出，水灰比在0.35到0.50間變化對混凝土的干縮影響不大。有研究認為由于水灰比對毛細孔的數(shù)量和水泥漿體的微結(jié)構(gòu)具有很大影響，而微結(jié)構(gòu)又顯著地影響混凝土的干縮，從而水灰比可